浅析高性能混凝土性能影响因素

摘要：阐述了高性能混凝土与普通混凝土的区别，详细介绍了高性能混凝土诸多性能特点及其影响因素。同时，针对高性能混凝土的特点提出了施工时的注意事项以指导施工

关键词：高性能混凝土；性能特点；影响因素；注意事项

一、前言

高性能混凝土（HPC）是一种新型高技术混凝土，出现于20世纪80年代末90年代初，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，针对不同用途要求，对耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等性能重点予以保证，正是由于HPC的诸多优异性能，使得HPC在诸多工程中得到了广泛的应用。

二、高性能混凝土的特点

区别于传统混凝土，HPC具有易于浇筑、捣实而不离析、早期强度高、韧性高、体积安定性好、耐磨度高、抗冲击性能好、在恶劣环境下寿命长等性能。被认为是目前性能最为全面的混凝土，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。至今已在不少重要工程中被采用。

对高性能混凝土，一般认为，抗压强度可以作为混凝土性能的代表性指标，强度越高，性能就越好。然而工程经验证明，海港建筑物、桥梁、公路、污水工程建筑物等，不是因混凝土强度不够、而是因耐久性问题使结构遭到破坏。因此在高性能混凝土应用中，对高性能混凝土的各项性能指标的影响因素应通盘考虑，而不应当只追求高抗压强度。

三、高性能混凝土的性能

3.1高性能混凝土拌和物工作性：

区别于普通混凝土拌和物，高性能混凝土拌合物有良好的流动性、抗离析性。

其流动性多用坍落度和坍落扩展度进行评价，在坍落度测试完毕后规定时间内，待拌和物蠕变流动稳定时，量测其扩展的直径，该直径即坍落扩展度。坍落扩展度对混凝土流动性的评定比坍落度直观。坍落度相近时，坍扩度越大，拌和物的工作性越好。拌和物的抗离析性，可以用坍落流动速率及压力泌水率来评定。

凝结时间方面：高性能混凝土在配置上采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂，高性能混凝土的凝结时间视外加剂与掺和料的品种与掺量不同明显加快或减缓，掺矿渣或硅粉对凝结时间影响相对较小，而主要由外加剂的影响控制。

3.2硬化混凝土的性质

硬化混凝土的性质主要有强度、弹性模量、收缩与徐变、抗碳化性、耐磨性、抗介质渗透性、抗冻融性、抗碱骨料反应能力。能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价

四、影响高性能混凝土性能的因素分析

对HPC性能影响较大的因素主要有原材料质量、水胶比、掺合料的选择及用量、外加剂、配合比的设计及优化、施工质量控制。

4.1原材料品质

混凝土中材料的技术指标及均匀程度直接影响到混凝土的各项性能

水泥：除了用量以外，应充分考虑水泥与高性能外加剂的相容性问题，两者相容性好才可获得低用水量大流动性、且坍落度经时损失小的效果。

对于粗骨料其品质除了应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（ JGJ52）外，不同粒径粗骨料的配合比例决定了混凝土的密实程度，通过做最大密度试验计算出不同粒径骨料的最佳比例，使粗骨料空隙尽可能的小。

矿物掺合料作为混凝土不可缺少的组分，掺入矿物掺合料的目的在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成，使水泥石结构更为致密，从而能有效阻断可能形成的渗透路径。选择掺合料时，需从活性、颗粒组成、减水效果、水化热、泵进性能等诸方面加以平衡选择。在考虑掺合料活性的同时，充分利用各种掺合料的不同粒径，在混凝土内部形成紧密充填，增强混凝土的致密性。

外加剂方面应进一步重视解决外加剂和水泥的适应性，减少混凝土的泌水率，减少混凝土坍落度的经时损失。单一成分的外加剂已不能很好发挥其作用，而单纯以减水为目的外加剂也不能达到超高泵程的混凝土的使用目的，为此需针对具体工程配制特定要求的多组分复合外加剂来满足高性能混凝土的工作性要求。

4.2混凝土配合比的设计

混凝土的组成是以石子为骨架，以砂子填充石子间的间隙，又以浆体填充砂石空隙，并包裹砂石表面，以减少砂石间的摩擦阻力，保证混凝土有足够的流动性，因此在进行配合比设计时，几个参数的选择十分重要：

4.2.1水胶比，低水胶比是高性能混凝土配制特点之一，为达到混凝土的低渗透性以保证其耐久性，无论设计强度多少，配制高性能混凝土的水胶比一般都不能大于0.38，以保证混凝土的密实度。

4.2.2浆集比：水泥浆与集料的比例即为浆集比，高性能混凝土的特点是流动性大、水胶比小，为保证混凝土有足够的流动性要求较大的胶凝材料总量，但随浆集比的增大，混凝土的弹性模量会下降，混凝土的收缩也会增加，按规范规定应不大于550Kg/m3为宜，为减少收缩，实际工程应用中采用大掺量掺加粉煤灰、矿粉等掺合料取代部分水泥减少混凝土的干缩，增加密实度，提高抗侵蚀能力。

4.2.3砂石比：即砂率。在水泥浆一定的情况下，砂率在混凝土中主要影响混凝土的工作性，根据最佳配合比例骨料的空隙率，选择适宜砂率，使得细骨料能很好的填充粗骨料的空隙。

和普通混凝土相比，高性能混凝土配合比设计上水胶比低，胶结料量大，浆集比大，粗集料少。规范中配合比设计的鲍罗米公式已经不适用，只能作为参考，实际应用中应以所测得的拌合物及硬化产物的技术指标来决定。

4.3高性能混凝土的施工质量控制

4.3.1在混凝土的施工过程中，如更换水泥、外加剂、矿物掺合料的主要材料的品种及规格，应重新进行配合比选定试验，并对配合比混凝土的拌合物性能、力学性能和耐久性能进行检验，检验结果应分别满足要求。

4.3.2施工环境或施工工艺发生变化时需对混凝土配合比进行调整。由于配合比选定周期较长，会对施工造成影响，因此在施工准备以及配合比选定阶段应做好配合比的备选工作。

4.3.3搅拌投料顺序及搅拌时间：搅拌时宜先向搅拌机中投入细骨料、水泥

、矿物掺和料，搅拌均匀后再加入所需用水量（外加剂与水同时加入），待砂浆搅拌均匀后再投入粗骨料并继续搅拌至均匀为止。总搅拌时间宜控制在2min。

4.3.4混凝土现场控制

混凝土入模前，应对拌和站首盘混凝土测定温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率的工作性能，拌合物性能满足配合比要求时方可入模浇筑。混凝土浇注时，混凝土下料口与浇筑面之间距离不能过大，否则混凝土易离析，振捣时以混凝土表面出浆为宜，同时应避免漏振和过振。混凝土振捣完成后，应及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，尽量减少暴露时间，防止混凝土表面水分蒸发。

结语：

承上，由于高性能混凝土的诸多特性，决定了其性能影响因素诸多，胶凝材料的品质和质量稳定性、配合比设计及验证、施工过程控制是影响高性能混凝土质量的主要因素。在进行高性能混凝土的配合比设计时首先要根据设计要求、原材料状况进行试配，并验证各项性能，通过施工过程严格的质量控制以确保高性能混凝土发挥优异特性。

参考书目:

[1]吴寅.关萍.影响建筑混凝土性能的因素研究[J].新型建筑材料.2007 (05).

[2]解咏平.检测建筑工程施工混凝土性能技术的研究[J].山东建筑工程.2009（03）.

[3]程健．混凝土高强度性能的应用与检验[J].安徽建筑工程技术学院学报.2007 (02).

[4]关铁勇.石运涛.建筑混凝土技术与性能在工程中的应用[J]．建筑科技与管理.2009(03)．

[5]冯乃谦.高性能混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社,1996.